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„VibroScan®-Verfahren“: Eine Österreichische Innovation

10.08.2004

Zum Schutz der Anrainer kam es jüngst im Lainzer Tunnel zu einem spektakulären Messeinsatz, bei dem die Erschütterungen eines Güterzuges simuliert wurden.

Der Lainzer Tunnel ist derzeit eines der größten im Bau befindlichen Infrastrukturprojekte Europas. Er soll die Westbahn mit der Südbahn verbinden. Das Gesamtprojekt erstreckt sich von der Wiener Westeinfahrt im Bereich Purkersdorf bis zum Bahnhof Meidling. Von den 12,8 Kilometer Länge werden 12,3 Kilometer als Tunnelbauwerk teils in offener, teils in geschlossener Bauweise errichtet. Auftraggeber des Gesamtprojektes ist die Eisenbahn-Hochleistungsstrecken AG (HL-AG). Im Jahr 2000 wurde eine Arbeitsgemeinschaft, in der die Porr Technobau und Umwelt AG die technische Geschäftsführung inne hat, mit den Rohbauarbeiten des Bauloses LT 22 beauftragt. Der Rohbau soll bis April 2005 fertiggestellt sein.
Das Baulos LT 22 Bierhäuselberg ist das Schlüsselbaulos des Bauprojekts, es dient als Verzweigungsstück zwischen Verbindungstunnel und der Stammstrecke der Westbahnstrecke und ist rund einen Kilometer lang. Entlang der Tunnelstrecke befinden sich oberirdisch zahlreiche Wohnhäuser. Rast ein Zug mit durchschnittlich 120 km/h durch den Tunnel, so entstehen Erschütterungen, die von den Anrainern deutlich wahrgenommen werden können. Seit Jänner 2004 wurden im Bereich Verknüpfung Westbahn zwischen Wolf in der Au und dem Portal Purkersdorf – LT22 bis LT25 inklusive unterirdischer Weichenhalle Erschütterungsmessungen zur Festlegung der Ausgestaltung der künftigen Gleisanlagen im Tunnelabschnitt vorgenommen. Für diese Messungen wurde ein neues, innovatives Messverfahren angewandt.

VibroScan®-Verfahren simuliert Züge
Mit dem von der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG) in Wien entwickelten „VibroScan®-Verfahren“ werden Erschütterungen des Schienenverkehrs wirklichkeitsgetreu noch vor Ausgestaltung des Oberbaus simuliert. Dazu wird der VibroScan®-Schwingungsgenerator an verschiedenen Stellen des Tunnels aufgestellt. Während der Erschütterungsanregung wird in ausgewählten Gebäuden an der Oberfläche gemessen, ob und wenn ja in welchem Ausmaß Erschütterungen und Körperschall auftreten. Norbert Blaumoser, VibroScan®-Einsatzleiter und Mess-techniker der ZAMG beschreibt vor Ort, was während der lautstarken Simulation passiert: „Diese mehr als 15 Tonnen schwere Arbeitsmaschine bringt über einen Hydraulikstempel auf eine unter dem Gerät angebrachte Platte Schwingungen unterschiedlicher Frequenzen in die Sohle des Tunnelbauwerkes ein. Dabei wird ein Frequenzband von zehn bis 120 Herz in unterschiedlichen ‚Sweeps’ durchgescannt. Im Tunnel wird mit einem Erschütterungsmessgerät die Emission registriert.“ Die Auswirkungen dieser Erschütterungen werden in ausgewählten Gebäuden entlang der künftigen Tunnelstrecke gemessen.
„Das „VibroScan®-Verfahren“, dessen sich die HL-AG bedient, ist eine österreichische Forschungsinnovation, die sich bei Erschütterungsprognosen von Bahntunnel und anderen Großprojekten bewährt hat“, betont Blaumoser. Bei den letzten Einsätzen „vibrierte“ der Schwingungsgenerator für die Athener U-Bahn-Verlängerung, im Grazer Teil der Koralm-Bahn sowie in der „Leubewanne“ in Salzburg-Gnigl.

Masse-Feder-System „schluckt“ Erschütterungen
Die Ergebnisse der VibroScan® Messungen bilden die Basis für die Erschütterungsdämmung, die durch das sogenannte Masse-Feder-System, ebenfalls eine österreichischen Innovation, ausgeführt werden. Dazu Herbert Muchsel, Bauleiter des Abschnitts West: „Schienenfahrzeuge erzeugen Erschütterungen, die durch den Untergrund weitergeleitet und deshalb auch in angrenzenden Gebäuden bemerkt werden können, wenn nicht entsprechende Gegenmaßnahmen getroffen werden. Eine solche Maßnahme ist das sogenannte ‚Masse-Feder-System’. Hierbei bewirkt ein elastisches Element zwischen der Oberbaukonstruktion und dem Tunnelbauwerk eine schwingungstechnische Entkoppelung und damit eine Reduzierung der Erschütterungen auf die gesetzlichen Normwerte.“ Die Ausgestaltung des Gleisoberbaus im Hinblick auf den Einbau von Schutzmaßnahmen gegen Erschütterungen und Körperschall (sekundärer Körperschall) beschreibt Muchsel so: „Auf der Tunnelsohle werden Dämpfungselemente aus gummiartigen Kunststoffen (so genannten Elastomeren) entweder als Matten (leichtes und mittleres Masse-Feder-System) oder aber als Einzellager (schweres Masse-Feder-System) verlegt, deren maximale Dämpfung auf die störenden Frequenzen abgestimmt ist. Erst wenn diese Dämpfungselemente verlegt worden sind, wird der gesamte Gleiskörper aufgesetzt. Darüber hinaus wird der Schienenkörper auch seitlich durch vertikale Elastomer-Bauteile von der Tunnelwand getrennt. Der Gleiskörper wird gewissermaßen vom Tunnelbauwerk und Fortschritte im Süden und damit vom Untergrund ‚entkoppelt’, ähnlich wie der schwimmende Estrich eines Wohnraumes in einem Neubau.“ Die Erschütterungen werden auf ihrem Weg vom Schienenfahrzeug in den Untergrund beziehungsweise zu den benachbarten Gebäuden durch diese Dämpfungselemente gewissermaßen „verschluckt“. Mit dem Effekt, dass Erschütterungen und der sekundäre Körperschall in den Gebäuden entweder gänzlich unterbunden oder zumindest soweit reduziert werden, dass sie für die Bewohner nicht mehr merkbar und somit nicht mehr störend sind.
Jüngsten Infomationen seitens der HL-AG zufolge, ist die Fertigstellung des gesamten Lainzer Tunnels bis 2012 geplant. Bis dahin sind noch eine Reihe weiterer VibroScan®-Einsätze, die Abschnittsweise nach Fertigstellung des Unterbaus der Bahntrasse erfolgen, zu erwarten. Die Voraussetzung ist allerdings die eisenbahnrechtliche Baugenehmigung zur Errichtung des Verbindungstunnels, mit deren Erteilung Bauleiter Muchsel noch in diesem Sommer rechnet.

Autor/in:
Redaktion Bauzeitung
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